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第十五章 电功和电热
第1节 电功
1.了解电能表及其主要参数的物理意义；
2.知道电功的概念、单位，千瓦时与焦耳的换算；
3.掌握电功的计算公式，电功的推导公式及其适用范围。
当然知道。可是你知道供电部门是根据什么来计算电费的吗
知道你家一个月要交多少电费吗
想一想
知道你家一个月
要交多少电费吗
当然知道。可是你知道供电部门是根据什么来计算电费的吗
如右图所示是家庭电路使用的电能表，它的示数由整数和两位小数组成，单位是千瓦时(kW ·h)。 供电部门按一定周期记录电能表示数，并根据前后两次记录的数据计算电费。
用来测量电路消耗电能多少的仪表叫作电能表。
电能表
1.电能表：
知识点一、电能表
某型号电能表的主要参数
额定电压：220V
电流规格：5(60)A
频率：50 Hz
电能表常数：1200 imp/(kW·h)
①.“电流规格”中，“5A” 表示基本电 流，它是确定电能表有关特性的电流值； “60 A”是电能表能满足测量准确要求， 且能长期正常运行的最大电流值。
②.“电能表常数”为“1200 imp/(kW ·h)”, 表示每消耗1kW·h电能，电能表脉冲指示灯闪烁1200次。
2.电能表的主要参数
机械式电能表
①电能表的额定电压为220V；
②频率：50Hz，“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用；
③在教材的智能电能表中，“1200 imp/(kW ·h)”, 表示每消耗1kW·h电能，电能表脉冲指示灯闪烁1200次；
而在如右图所示的机械式电能表中，“1200r/kW·h”,表示每消耗1kW·h电能，
电能表转盘转过1200r；
（imp是impulse的缩写，表示脉冲；
r是roud的缩写，表示圈或转。）
注意事项
IC卡式电能表
电子式电能表
机械式电能表
随着电子技术和互联网技术的发展，目前家庭电路基本采用智能电能表（图右一）。 该类电能表靠专用的芯片计量电能，每计量一定量的电能会输出一个脉冲，对应的脉冲指示灯闪烁一次。智能电能表利用网络回传数据，实现了远程抄表。
智能电能表
认识不同的电能表
电源将其他形式的能转化为电能，而用电器工作时则将电能转化为其他形式的能，如扫地机器人工作时将电能转化为机械能和内能等。电能利用的过程就是电能转化为其他形式的能的过程。
机械能
用电器举例：扫地机器人
内能
电能
其他形式的能
其他形式的能
电能
电源
用电器
电能
+
同学们可以尝试举例分析其用电器能量转化情况。
试一试
知识点二、电功
1.电源、用电器的能量转化
我们知道，做功的过程总伴随着能量转化，电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能。 电流所做的功叫作电功 ，用 W 表示，单位是焦（J）。
换而言之，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。例如，通过某电扇的电流每秒做功150 J，表明每秒有150 J电能转化其他形式的能(主要为机械能和内能)。
2.电功
以电动自行车为例分析：
电池
电动自行车的核心部件：电池、电动机。
电动机
机械能增加
电流做功
电能减少
①电动车运动时，电流通过电动机，使电动机转动，电流做功。
②电池中的电能减少。
③电动车的机械能在增加。
电池工作时，电流在做功，电能减少，电动机的机械能增加。
电流就做了多少功
电池减少了多少电能
其他形式的能增加了多少（此例主要为机械能）
这个过程是通过电流做功来实现的。
电能的国际单位：焦耳（J）
生活中的电能单位：千瓦·时，符号是 kW·h, 俗称 “度”
他们之间的换算关系是：1kW·h=1×103W ×3600s=3.6 ×106J
3.电能的单位
同一用电器的使用时间越长，消耗的电能越多，意味着电流做功越多。可见，电流做功的多少与用电器的通电时间有关。此外，电流做功的多少还与电压、电流有关。
电压
电流
通电时间
电流做功的多少
研究表明：电功大小与用电器两端的电压、通过的电流和通电时间有关 。
知识点三、电功的计算
1.电功的影响因素
若用电器两端的电压为U, 通过用电器的电流为I, 通电时间为t, 则电流所做的功，即
W = UIt
在国际单位制中， 电压的单位是伏（V）、 电流的单位是安（A）、时间的单位是秒（s）， 电功的单位是焦（J）。它们之间的关系为：1 J = 1 V·A·s
2.电功的计算公式
1 kW·h 电能可以完成的工作
1kW · h电能的作用
由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ 可知:
①电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路；
②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；
③ W＝UIt 是普遍适用的公式。
W＝ t
W＝I2Rt
电功的推导计算公式
例题：将一个电暖器单独接在家庭电路中，它连续正常工作2h后，电能表的示数由4321.82 kW·h 变为4323.42kW·h 。 已知该电暖器的额定电压为220V, 求通过电暖器的电流。
解答 电暖器消耗的电能W=4323.42kW·h-4321.82kW·h
=1.6kW·h
由电功的公式 W=UIt 可得，通过电暖器的电流
≈3.64A
分析 根据电能表示数的变化，可算出2h内电暖器消耗的电能，再利用电功的公式就可以求出通过电暖器的电流。
作用:测量电路消耗电能的多少
单位是千瓦时;根据前后两次记录的数据计算电费
电能表的主要参数
电
功
电能表
电功的概念、单位
电功的计算
①额定电压; ②电流规格
③频率; ④电能表常数
电功的影响因素
电功的计算公式 —— 计算时注意单位统一
电功的推导计算公式及其适用范围
电功
电流做了多少功 ——就有多少电能转化为其他形式的能
实例分析电流做功
概念、表示
单位及其换算
1.关于图中电能表说法正确的是（　　）
A．电能表工作时最小电流是10A
B．电能表的示数为2023.6J
C．电能表能长期正常工作的最大电流是40A
D．电能表的指示灯每小时闪烁1600次
C
2.小明发现家里的电能表没有转动的铝盘，取而代之的是脉冲信号灯，用电时脉冲灯闪烁，示数由液晶板显示，按键可以切换显示的内容，图甲中显示的是截至上个月末电能表记录的总电量，为_______________，切换回当前总电量后如图乙所示，则本月小明家已用电 _______度，脉冲灯闪烁___________次。
20236.31kW h
10
12000
3.如图所示，电源电压不变，电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则电源电压为 V，电阻R1的阻值为 Ω。通电1min，该电路消耗的总电能为 J。
180
6
30
4.将一个电暖器单独接在家庭电路中，它连续正常工作2h后，电能表的示数由4321.82kw·h变为4323.42kw·h。已知该电暖器的额定电压为220V，求通过电暖器的电流。
【分析】根据电能表示数的变化，可算出2h内电暖器消耗的电能，再利用电功的公式就可以求出通过电暖器的电流。
【解析】电暖器消耗的电能
W=4323.42kW·h-4321.82kW·h=1.6kW·h
由电功的公式W=Ult 可得，通过电暖器的电流
I= W/Ut= 1.6×3.6×106J/（220V×3600s）=3.64A

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